JP5503637B2 - 磁気分離装置 - Google Patents
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Description
その後、多孔回転容器の回転を継続することで、有効磁場内の分割室が無効磁場へ移動し、その分割室の磁性媒体の磁化が解かれる。これに伴い、各分割室内で各磁性媒体が連続的に山崩れしながら転動する。この転動状態で、無効磁場内洗浄手段により洗浄媒体が無効磁場に達した各分割室に供給され、その分割室内の磁性媒体に付着した磁性物が洗い流される。その結果、磁性物が付着した磁性媒体の洗浄性を高めることができ、これに伴い、原料液中からの磁性物の回収性も高めることができる。また、磁性物回収シュートの内部空間を洗浄媒体の種類に応じて複数に区分し、各区分ごとに専用のドレンを設けたため、各洗浄液を大略個別回収することができ、これによりその後の廃液処理が容易となる。その後、多孔回転容器の回転がさらに進むことで、洗浄済みの磁性媒体を収納した分割室が再び有効磁場へ移動する。これらの動作は、回転駆動手段によって多孔回転容器の回転が継続している間中、繰り返される。
また、無効磁場内洗浄手段を、多孔回転容器の内周と外周とのうち、少なくとも1つに沿って複数配置し、各無効磁場内洗浄手段から供給される洗浄媒体をそれぞれ異ならせて、無効磁場を通過中の各分割室の磁性媒体に対して、順次、異なる洗浄媒体を供給するようにしてもよい。このような構成とした場合には、異なる洗浄媒体を用いた最適な洗浄順序を選択することができ、磁性媒体の表面に磁着した磁性物の除去性と、この表面に付着した処理液(異物)の洗浄性とを高めることができる。
原料液としては、例えば、水、粉粒状鉱物のスラリー(鉱物スラリー)、油を乳化させた水(圧延油)、水酸化ナトリウムを含む水、油(金属加工機械からの廃油を含む)などを採用することができる。
磁性物としては、例えば金属加工機械から排出された切り屑、圧延油や硅砂スラリー中の粉体(摩耗粉を含む)などが挙げられる。磁性物の素材としては、例えば鉄、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金または化合物、あるいはクロマイト、イルメナイト、スピネルといった磁性鉱物などを採用することができる。
洗浄媒体は圧縮空気や不活性ガスとともに分割室に吹き込んでもよい。これにより、分割室に収納された磁性媒体の全露出面に万遍なく洗浄液が浸透し、磁性媒体の洗浄効果がさらに高まる。圧縮空気の圧力は0.5kg/cm2以上が好ましい。
洗浄済みの洗浄媒体は、混入されている磁性物を分離した後、液分だけ抽出すれば再使用してもよい。
分割室の形成数は、仕切板の使用枚数により決定される。また、分割室の大きさも隣り合う仕切板の間隔により適宜決定される。
多孔回転容器の素材としては、仕切板の素材として例示された各種の非磁性材料を採用することができる。
「円環状の中心線が傾斜」している場合の傾斜角度は、水平線を基準として0°より大きく45°以下である。なお、ここでいう傾斜角度とは、円環状の中心線が、その一端側を下方(他端側を上方)へ向けた場合の傾斜角度と、その一端側を上方へ向けた場合の傾斜角度との両方を含む。傾斜角度が0°では、多孔回転容器が傾斜していない。また、45°を超えれば、原料液供給手段から各分割室に供給された原料液が、各分離室の供給側の開口からオーバーフローし易い。中心線の好ましい傾斜角度は0°より大きく20°以下である。この範囲であれば、分離室に収納された多数の磁着媒体のうち、供給側の面に配置される磁着媒体の個数(磁性媒体群の供給側の表面積)が増大し、その分、原料液中の磁性物の磁着量が増大する。
多孔回転容器の回転速度は、0.1〜30rpmである。0.1rpm未満では、多孔回転容器の1回転当たりの有効磁場内での磁性媒体への磁性物の磁着量が増大し、無効磁場内での磁性媒体の表面の洗浄が困難になる。また、30rpmを超えれば、多孔回転容器が高速回転となり、原料液が仕切板に当たって外方へ飛散し易い。多孔回転容器の好ましい回転速度は、0.3〜2rpmである。この範囲であれば、原料液の飛散が無く、かつ無洗浄磁場内での洗浄時において、磁性媒体の表面に付着した磁着物の洗浄を十分に行うことができる。
磁性媒体とは、有効磁場内で磁石によって磁化され、原料液供給手段から有効磁場に供給された原料液中の磁性物を磁着するものである。
磁性媒体の素材としては、例えば、磁性物の素材として例示された鉄、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金を採用することができる。磁性媒体としては、金属球(鉄球)、金属棒(鉄筋)などを採用することができる。その他、磁性金属線などを略球状に成形したものなどでもよい。
磁性媒体の使用数は、1つでも、2つ以上でもよい。磁性媒体が複数の場合、各磁性媒体のサイズは同じでも、異なってもよい。
回転駆動手段としては、例えば、電動モータ、油圧モータなどの各種の原動機を採用することができる。
「多孔回転容器の一部分の外方」とは、例えば、多孔回転容器の一部分の内部ではなく、この一部分の外(近傍)をいう。
磁石としては、例えば、フェライト磁石や希土類磁石などの永久磁石、電磁石(超伝導磁石を含む)などが採用できる。
「多孔回転容器の回転に伴い各分割室が順次通過する」とは、回転駆動手段によって多孔回転容器が回転することで、多孔回転容器内の各分割室が、順次、有効磁場に達し、その後、有効磁場を行き過ぎることをいう。
原料液供給手段としては、例えば原料液のポンプ圧送機、オーバーフローによる原料液の供給を行う攪拌タンクなどを採用することができる。
無効磁場内洗浄手段としては、洗浄媒体をノズルから噴射するスプレー装置、その他、洗浄媒体の掛け流し用の洗浄タンク(容器)などを採用することができる。
無効磁場内洗浄手段の使用数は、2つまたは3つ以上であれば任意である。
無効磁場内洗浄手段を3つ以上使用する場合には、隣り合う無効磁場内洗浄手段において洗浄媒体が異なっていれば、同一の洗浄媒体を複数の無効磁場内洗浄手段で使用してもよい。もちろん、全ての無効磁場内洗浄手段において、1つの例外もなく洗浄媒体を異ならせてもよい。また、各無効磁場内洗浄手段には、洗浄媒体を分割室に供給する供給部(ノズルなど)は1つだけ設けても、2つ以上設けてもよい。なお、供給部が2つ以上の場合、1つの無効磁場内洗浄手段が保有する各供給部から供給される洗浄媒体は1種類(全て同じ)である。
「洗浄媒体がそれぞれ異なる」とは、磁気分離装置(複数の無効磁場内洗浄手段)の全体において、異なる洗浄媒体が2種類以上存在することをいう。
多孔部材の素材および形状は、非磁性で磁性媒体が通過しない隙間(孔)が形成されたものであれば任意である。例えば、各種金属からなるロストル、金網、各種の多孔板(エキスパンドメタル、パンチングメタルなど)などを採用することができる。
外周面側の多孔部材と内周面側の多孔部材とは同一部材としても、別部材としてもよい。
有効磁場内洗浄手段としては、例えば、前記無効磁場内洗浄手段と同様のものを採用することができる。
アルカリ水溶液としては、例えば苛性ソーダ水溶液などを採用することができる。
表面活性水としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩などの合成洗剤を水に溶解したものなどを採用することができる。
揮発油としては、例えば、灯油などを採用することができる。
不活性ガスとしては、例えば窒素ガス、アルゴンガスなどを採用することができる。
図2〜図7に示すように、水平な矩形枠体21の各角部に支柱22が垂設された架台11を有している。矩形枠体21の一方の長辺枠21aの両角部上には門型フレーム23が立設され、また矩形枠体21の両短辺枠21bの中間部上にも、同一形状の門型フレーム23が立設されている。両門型フレーム23の両支脚23aの中間部同士は、補強枠24により連結されている。両門型フレーム23上には、磁性材料からなる横長な矩形枠形状の継鉄25が立設されている。継鉄25の長さ方向の中間部の内面には、多孔回転容器14の上部を前方および後方に離間して配置され、有効磁場Aを多孔回転容器14の上部に発生させる一対の前記磁石Mが配設されている。両磁石Mは、約0.5テスラが得られる横長な直方体のネオジウム磁石である。
両門型フレーム23の長さ方向の中間部には、一対の軸受39が配設され、両軸受39に前記回転軸16の両端部が支持されている。回転軸16は、その後側の端部が後側の軸受39から外方へ突出し、その突出部分に大径なスプロケット40が固定されている。両スプロケット38,40には、無端チェーン41が架け渡されている。両スプロケット38,40は、飛散した圧延油18などが付着しないように、足場枠台36に固定された横長な金属カバー42により被われている。駆動モータ17の出力軸17aを回転させることで、両スプロケット38,40および無端チェーン41を介して回転軸16が回転し、これにより多孔回転容器14が反時計回りに回転する。
両門型フレーム23には、多孔回転容器14の外周部の円環形状の両端板14aに当接される合計2対の軸支ローラ43が配設されている。これらの軸支ローラ43により、回転軸16を中心にして回転する多孔回転容器14の回転時の振れを防止し、かつこの振れによる騒音を抑制して多孔回転容器14を回転させることができる。
図1〜図5に示すように、多孔回転容器14の各分割室13は、主に両端板14aと、前記各仕切り板12とにより区画されている。各分割室13は、多孔回転容器14の外周部の内部空間に、その周方向へ向かって所定ピッチ(ここでは22.5°)で配設されている。多孔回転容器14の中心部は、ステンレスからなる中心円板44により構成されている。中心円板44の中心部に前記回転軸16が固定されている。両端板14aは、ステンレスからなる無孔でリング形状の板である。なお、両端板14aの内周部に、鉄球15が通過しない直径(例えば5〜8mm)の液抜き孔14bを多数形成してもよい(図7)。
多孔回転容器14の内周面には、各分割室13の内周側の開口を被うようにロストル33が固定されている。また、多孔回転容器14の外周面には、各分割室13の外周側の開口を被うように、金網34が展張されている。ロストル33の隙間(9mm)および金網34の網目(6.47mm)は、直径12.7mmの鉄球15が通過しないサイズとなっている。鉄球15は、各分割室13において、その内部空間の75%を占有する個数が収納されている。
図1〜図5に示すように、駆動モータ17により回転軸16を中心にして多孔回転容器14を垂直面内で反時計回りに0.5rpmで回転させることで、磁石Mの有効磁場Aに各分割室13が順次到達し、その到達した各分割室13内の鉄球15が磁化される。このとき、有効磁場Aには、原料液投入部19から投入された磁性物を含む圧延油18が、各分割室13の金網34を通って供給されている。これにより、有効磁場A内の分割室13では、鉄球15の表面に磁性物が磁着される。その際、各分割室13に収納された各鉄球15には、一方向(上方)からのみ圧延油18が供給されるため、各分割室13では、各鉄球15の表面のうち、上部側の領域部分への磁性物の付着量が多くなる。一方、その処理液31が、ロストル33を通って外部へ排出される。すなわち、処理液31は、多孔回転容器14の中心部において外部へ排出された後、排液シュート32により磁気分離装置10の下方前方へ排出され、次に床面に載置された図示しない処理液回収槽に回収される。また、有効磁場Aのうち、圧延油18の供給位置より下流部分には、鉄球15の表面に付着した圧延油18を洗い流す洗浄液が、有効磁場内洗浄ノズル28から、金網34を通して各分割室13内の各鉄球15に向かって常時噴射されている。このように、有効磁場内洗浄ノズル28から洗浄液を圧延油18の供給位置より下流部分に噴射することで、磁性物の磁力選別と同時に、各鉄球15の表面に付着した原料液のうち、磁性物を除いた液分(処理液31)のみを洗い流すことができ、処理液31の回収率を高めることができる。
続いて、この洗浄後の磁性物および使用済みの洗浄液は、磁性物回収シュート35の直下の床面に載置された図示しない磁性物回収槽に落下して回収される。その後、多孔回転容器14の回転がさらに進むことで、洗浄済みの鉄球15を収納した分割室13が、再び有効磁場Aに到達する。以上の動作は、駆動モータ17によって多孔回転容器14の回転が継続している間中、繰り返される。
また、駆動モータ17により回転軸16を中心にして多孔回転容器14を垂直面内で回転させ、有効磁場Aに各分割室13が順次到達した時、各分割室13の鉄球15が磁化され、この状態で、圧延油18が有効磁場Aに供給されることで、鉄球15の表面に磁性物が磁着する一方、処理液31が外部へ排出される。その後、多孔回転容器14のさらなる回転により、有効磁場Aから無効磁場Bに向かって分割室13が順次移動するとともに、各分割室13内で各鉄球15が連続的に山崩れしながら転動する。この転動中に洗浄液を各鉄球15に噴射するので、各鉄球15の表面に付着した磁性物が洗い流され易くなる。その結果、磁性物が付着した鉄球15の洗浄性を高めることができ、これに伴い、圧延油18中からの磁性物の回収性も高めることができる。
図11中、20は無効磁場内洗浄ノズル20Aに代えて使用可能な洗浄液の掛け流シュートである。
多孔回転容器14を回転させることで、鉄球15は略円軌道を描きながら分割室13内を循環する。ただし、移動の距離や方向は一定ではなく、鉄球15の移動軌跡は乱れている。これは、1回転後の鉄球15の位置と、5回転後の鉄球15の位置とが、2回の試験ともずれていることから解る。何れにせよ、分割室13内での鉄球15の占有率が75%の状態において、多孔回転容器14を回転させることで、各鉄球15は分割室13内で移動することは明らかである。
12 仕切板、
13 分割室、
14 多孔回転容器、
15 鉄球(磁性媒体)、
16 回転軸、
17 駆動モータ(回転駆動手段)、
18 圧延油(原料液)、
19 原料液投入部(原料液供給手段)、
20A〜20C 無効磁場内洗浄ノズル(無効磁場内洗浄手段)、
28 有効磁場内洗浄ノズル(有効磁場内洗浄手段)、
33 ロストル(多孔部材)、
34 金網(多孔部材)、
A 有効磁場、
B 無効磁場、
M 磁石。
Claims (2)
- 非磁性材料からなる仕切板により内部空間が周方向へ向かって複数の分割室に区画され、かつ中心軸線が水平または傾斜する円環状で非磁性材料からなる多孔回転容器と、
前記各分割室に、この分割室内での自重による移動が自在に収納された磁性媒体と、
前記中心軸線上に配置された回転軸を中心にして、前記多孔回転容器を垂直面内または傾斜面内で回転させる回転駆動手段と、
前記多孔回転容器の上部の外方に配置され、該多孔回転容器の回転に伴い前記各分割室が順次通過する有効磁場を発生させる磁石と、
前記有効磁場に達した各分割室に、磁性物を含む原料液を供給する原料液供給手段と、
前記有効磁場を通過し、前記磁石の磁力が及ばない無効磁場に達した前記各分割室に、前記多孔回転容器の中心部側から洗浄媒体を供給することで、前記無効磁場に達した分割室の磁性媒体の表面に付着した磁性物を洗浄によって分離する複数の無効磁場内洗浄手段と、
前記多孔回転容器の下部を覆うように配置され、かつ使用済みの前記洗浄媒体を回収する磁性物回収シュートとを備え、
前記複数の無効磁場内洗浄手段は、前記多孔回転容器の回転方向に向かって離間配置され、かつ前記無効磁場に達した各分割室に対して順次異なる前記洗浄媒体を供給し、
前記磁性物回収シュートは、異なる前記使用済みの洗浄媒体を個別回収するように内部空間が前記多孔回転容器の回転方向に向かって複数に区分され、かつ該区分ごとに専用のドレンが配設されたものである磁気分離装置。 - 前記原料液は、前記磁性物を含みかつ油を乳化させた水または前記磁性物を含む油で、
前記無効磁場内洗浄手段の使用数は3つで、
前記洗浄媒体は、前記多孔回転容器の回転方向に向かって配置された1番目の前記無効磁場内洗浄手段から供給されるものが水で、2番目の前記無効磁場内洗浄手段から供給されるものが界面活性水で、3番目の前記無効磁場内洗浄手段から供給されるものが揮発油である請求項1に記載の磁気分離装置。
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